富水砂性地层中地铁盾构下穿铁路施工引起的沉降分析

以富水砂性地质条件下某地铁区间盾构隧道下穿铁路施工工程为背景,研究下穿施工引起地 表沉降的规律。首先对Ｐｅｃｋ方程进行分析,提出地表差异沉降系数的概念,用于表征盾构施工引起的 地表最大差异沉降。然后利用数值模拟方法分析地层损失率、隧道埋深、地层加固等因素对铁路设施沉 降的影响规律。结果表明:地层损失率在０．５％ ～３．０％变化时,减小地层损失可以同时降低地表沉降 及差异沉降,控制地层损失率在１．０％以内,可满足铁路设施变形控制标准;增大隧道埋深可以降低地 表最大沉降量,同时可以降低地表最大差异沉降;对隧道周围土体注浆加固可以显著降低盾构下穿铁 路施工引起的铁路设施沉降。     

盾构隧道下穿既有隧道施工影响的数值模拟

为了研究在盾构下穿对既有隧道结构以及地表产生的影响,以南大干线电力隧道下穿广州地 铁２号线工程为研究对象。基于ＡＢＡＱＵＳ有限元软件建立了隧道下穿地铁线路的三维模型,考虑在盾 构支护力以及注浆压力的影响下,探究了新建隧道施工对地表沉降以及既有地铁线路的位移、应力的影 响。结果表明:正交下穿施工过程中既有地铁线路位移主要以纵向沉降为主,对隧道管片轴向应力影响 较大;地表沉降槽并没有因既有结构的存在而发生变化,沉降曲线基本符合正态分布;随着支护应力以 及注浆的增大,既有线路的沉降量会减小,但是地表沉降量并不是单一递减。因此,在盾构施工过程中, 设置合理的掌子面支护力以及注浆压力是保证施工开挖以及既有线路安全的关键,要引起最够的重视。     

地铁暗挖双连拱隧道下穿既有铁路施工影响分析

西安地铁五号线区间隧道需要下穿既有西康铁路,为确保施工期间铁路的安全运营,在充分进 行线路条件、开挖断面、施工工法等方面比选的基础上拟定了设计方案,提出了辅助工程措施,并采用有 限元程序对地铁双连拱暗挖隧道下穿既有铁路施工过程进行了数值分析。分析结果表明采用大管棚和 小导管注浆超前支护作用下,隧道采用中洞法开挖,并设置临时仰拱的设计方案能有效控制地层及铁路 路基的沉降变形,既有铁路的变形值满足相关保护标准的要求,地铁隧道施工不会影响既有铁路的正常 安全运营。     

小净距下穿地铁运营线盾构接收施工技术研究

盾构小净距下穿地铁运营线对既有地铁沉降变形影响风险大,盾构接收时施工难度高,如何控制对既有地铁运营线的影响以及保证盾构接收安全是施工的关键.为降低小净距下穿地铁运营线盾构接收施工时的风险,文章基于杭海城际铁路余杭至许村区间,针对盾构在小净距下穿地铁1号线并进行盾构接收施工时存在的沉降控制难度大和盾构接收洞门涌水、涌砂等问题,在工程水文地质条件、既有运营地铁线现状及施工风险分析基础上,通过采用端头井加固、洞内深孔注浆、自动化实时监测以及钢套筒辅助接收等施工技术及控制措施,控制了盾构下穿对既有地铁的沉降影响并保证了既有地铁运营安全,有效地控制了盾构接收的风险,成功完成了下穿运营地铁及盾构接收施工.     

盾构同步注浆参数对地表变形的影响分析

盾构壁后注浆是盾构隧道施工的关键环节,对地表沉降有着显著影响。结合长株潭城际铁路某区间盾构隧道施工,对盾构壁后注浆对地表沉降的影响进行研究。首先,选取3个断面,通过比较理论注浆量与工程实际注浆量,得到注浆损失量与理论注浆量的比值,将其定义为注浆损失系数。然后,利用ABAQUS有限元数值模拟软件模拟盾构开挖注浆过程,分析不同注浆损失系数下地表沉降的变化规律。考虑到工程实际中的非均布注浆压力模式,对开挖注浆过程进行数值模拟,并与均布注浆压力模式以及实测数据进行对比分析。结果表明:注浆损失系数越大,引起的地表沉降量越小;非均布注浆压力下的地表沉降与实际情况吻合较好,但沉降值比均布注浆压力下的沉降值大。因此在评估地表变形时应当考虑到非均布注浆压力的影响,而不仅仅是均布注浆压力下的地表沉降量。     

岩石地层小净距曲线隧道斜下穿高铁风险分析

采用三维有限元计算方法,研究大连地铁５号线区间下穿丹大高铁明挖扩大基础桥梁风险情况,模拟盾构施工全过程,对高铁桥梁基础、墩台、轨道沉降、倾斜规律进行预测分析,计算结果显示岩石地层小净距斜交曲线隧道下穿高铁通过控制盾构掘进参数可保障高铁墩台沉降小于０．３ｍｍ、轨道高低不平顺值小于４ｍｍ要求。结合现场施工情况提出了通过建立试验段,收集掘进参数,优化调整盾构土仓压力、推力、转速等措施,实现安全顺利下穿,确保了铁路运营安全。     

地铁盾构隧道穿越高架桥梁基的力学行为分析

以兰州地铁盾构隧道穿越高架桥基础的实际工程为分析对象,通过数值方法模拟盾构开挖、衬砌施工过程,建立了地层结构及土性条件、高架桥及其基础的三维数值计算模型,开展了盾构隧道单向开挖及双向开挖完成的数值分析,得到了隧道上覆围岩地层沉降变形、衬砌结构应力、桥梁结构应力、桥基应力和变形变化规律。表明隧道上覆土层形成了沉降槽,其沉降曲线呈正态分布;开挖后桩身倾斜变形,桩身下部向洞内方向收敛变形,桩顶保持不变位;桩身的水平应力及轴力影响自上而下逐渐增大。为保证施工安全,对盾构开挖进行超前喷浆加固,对比结果表明注浆加固方法对减小不均匀沉降及盾构施工扰动具有明显效果。更多还原     

盾构下穿复杂区间隧道数值模拟及施工关键技术研究

在城市地铁网的建设过程中,经常出现盾构隧道下穿建筑物、小半径曲线及浅覆土等工程施工重难点。为确保盾构机在推进过程中的不间断运行和沿线风险源的安全,结合天津地铁1号线双林站—李楼站盾构区间的施工实践,针对风险源的特点,提出了盾构始发与接收端头加固方案、区间隧道盾构掘进施工方案等详细措施,并运用MIDAS/GTS有限元软件建立了盾构区间—土体—既有上地站的协同作用整体模型,模拟了盾构区间施工过程,得出协同作用整体模型下既有上地站站房及其独立基础应力及位移变化规律,保证盾构隧道下穿过程中各项风险源的安全。研究成果可为今后类似工程提供借鉴和参考。     

WSS深孔注浆加固技术在地铁施工中的应用

WSS深孔注浆加固工艺是目前国内较有效改良软弱复杂地层稳定性的施工工艺,可有效保障地铁区间施工的安全、质量、进度和造价,也是当前各省市盾构下穿房屋建筑物采用的常用加固手段。文章结合广州市轨道交通十八号线和二十二号线工程盾构下穿数个密集房屋建筑群的实践,阐述了盾构下穿密集房屋群的深孔注浆技术,施工结果表明,此注浆方法可有效实现盾构机穿越复杂地层,有效降低因盾构掘进造成的地表房屋沉降,可在类似地质条件下地铁盾构区间隧道深孔注浆施工中推广使用。     

复合地层土压平衡盾构施工技术研究

以苏州轨道交通3号线为工程实例,研究土压平衡(EPB)盾构在复合地层中的施工技术。苏州轨道交通3号线何山路站至苏州乐园站区间隧道通过108 m"上软(土)下硬(岩)"的复合地层,工程风险极大,需在设计和施工阶段采取必要的风险控制措施。在设计阶段:通过改变隧道纵坡,缩短复合地层段长度;通过改良TBM刀盘设计,优化机械运行参数,实现盾构机械参数和地层物理参数的匹配;通过对隧道上部松散土体静压注浆加固和在建筑物与隧道间安装隔离桩,控制地层变形和保护邻近建筑物;采用三维数值模拟预测隧道开挖引起的地层变形和建筑物沉降,为工程决策提供依据。在施工阶段:对于软土、复合地层和硬岩段采用不同盾构运行模式和掘进参数;掘进过程采用六个主要参数指标进行控制;采用在盾构机前方开挖竖井进行损坏刀箱、刀具的更换。施工监测显示:实测地表和建筑物沉降与三维有限元预测、Peck经验公式预测结果吻合良好,地表沉降控制在2. 0cm以内,邻近建筑物沉降控制在3 mm以内。工程的顺利实施为国内其他类似复合地层隧道盾构掘进工程提供有益借鉴。     

超大直径盾构施工地表沉降分析

结合工程实例对超大直径泥水平衡盾构地铁隧道施工引起地表沉降的实测数据进行了分析。得出了隧道中心线上方地表在盾构推进过程中变形的一般规律及地层损失引起的地表横断面沉降的形态。用Peck公式对横向沉降槽实测数据进行拟合,得出了地表沉降槽宽度系数及地层损失率等特征参数的一般范围。对盾构推进过程中的停机情况对地表沉降的影响进行了分析,并提出了一些建议。分析成果对于城市超大直径泥水盾构工程有较好的参考价值。     

地铁车站改造降水对毗邻轨道交通的影响研究

为了将地铁星港街站与商业空间连接,须将星港街站进行改造,车站改造施工降水势必对临近地铁车站与隧道结构产生影响。基于ABAQUS软件与理论方法渗流算例计算结果的对比分析,验证了ABAQUS软件渗流计算的可靠性。考虑车站改造降水土中水渗流与应力的耦合作用,采用ABAQUS软件计算分析车站改造降水对毗邻地铁车站与隧道结构产生的变形与附加应力。结果表明:(1)车站结构底板产生的最大隆起变形为3.97 mm,最大不均匀沉降为3.01 mm,沉降变形曲率系数为1/21 096;隧道产生的最大隆起变形为0.92 mm,最大不均匀沉降为0.39 mm,沉降变形曲率系数为1/125 000。均在地铁车站结构、隧道结构变形控制范围之内。(2)车站改造降水引起车站、隧道结构的附加应力分别为519 kPa、209 kPa,不会对结构安全造成影响。研究成果为车站改造方案的优化与毗邻轨道交通安全运营影响的预测提供良好的理论依据。     

高速铁路软土路基沉降试验研究

高速铁路无砟轨道的高平顺性对路基的工后沉降提出严格要求,在软土地基上修筑无砟轨道路基需要对地基进行有效加固。对原京沪高铁昆山路基试验段进行重新堆载预压,通过路基顶面及路基底面沉降观测,对浆喷桩、粉喷桩、塑料排水板真空预压及砂桩四种软基加固效果进行分析及工后沉降预测。得出路基本体的竖向变形较小,工后沉降主要有地基沉降引起;复合地基的加固效果要好于排水固结法;复合地基中加固效果优劣排序为砂桩、浆喷桩、粉喷桩;四种加固方法的工后沉降均满足铺设无砟轨道的要求等结论。为高速铁路路基设计及施工提供一定的借鉴作用。     

地铁车站基坑和区间隧道近接施工对地面建筑物影响分析

沈阳地铁十号线滂江街站和滂江街站—长安路站区间(后面简称滂长区间)近接某老旧居民楼施工,车站基坑深约25 m,与该楼水平距离10.5 m,区间下穿该楼,竖向距离16 m。车站与区间施工对该建筑物进行多次扰动,形成叠加影响,该建筑物沉降变形风险较大。采用大型有限元软件ABAQUS对车站和区间的施工过程进行模拟分析,对该楼沉降进行预测,为风险工程保护措施提供参考依据。计算结果表明,左线盾构下穿施工引起该楼的沉降占总沉降的大部分,应重点加强左线盾构掘进过程的施工参数控制,确保建筑物沉降控制在允许范围之内。     

盾构隧道接头渗水对其变形及内力的长期影响

以上海地铁盾构隧道为工程实例,采用有限元软件建立了盾构隧道接头局部渗水模型,计算分析了不同边界条件下盾构隧道接头渗水对隧道变形及内力的影响。计算结果表明:若渗流程度和边界条件不同,则渗流达到稳定状态的时间不同,且进一步导致隧道周围土体孔压的消散程度、地表沉降、隧道变形和管片内力均存在明显差异;地表沉降、隧道直径变化量和管片内力随孔压的发展规律几乎一致;接头渗流会导致管片接缝处孔压明显低于周围土体的孔压,且渗流越严重孔压相差越大。研究表明,在接头渗水严重且没有外部水源补给的极端情况下,孔压、地表沉降、隧道椭圆化变形及管片内力会持续改变且变化幅度较大,尤其是弯矩的改变量非常显著,此种情况下,隧道长期渗水带来的危害最为显著。     

西安轨道交通二号线B标段水文地质特征分析

为了给西安轨道交通B标段车站基坑开挖降水设计及区间隧道洞室盾构机掘进参数提供水文地质依据,对该标段的工程地质、水文地质勘察资料进行了分析,得出该标段地下水既有潜水又有承压水,两者间的隔水层不连续,存在“天窗”并发生水力联系的结论。地铁建筑物位于潜水含水层中,该含水层属于以中砂为主的强透水层,通过抽水试验并反求出含水层参数,对可能引起的基坑渗透破坏及地表沉降作了系统分析与评价。     

新建隧洞下穿既有隧道离心模型试验研究

针对某市输水隧洞下穿既有地铁隧道沿线,采用离心模型试验技术研究了新建隧洞以不同间距下穿既有隧道,对既有隧道产生的影响以及上覆土层的沉降变形。通过分阶段排出固定体积的溶液模拟盾构掘进过程中的地层损失,辅以激光位移计以及应变片对既有隧道和地表变形进行监测。试验结果表明:隧道深埋时,新建隧洞与既有隧道净距为一倍隧道直径时,既有隧洞不均匀沉降愈显著;净距两倍以上隧洞直径时既有隧道不均匀沉降趋势渐弱;深埋隧洞开挖对地表沉降影响较小。离心模型试验成果为隧道模型试验以及类似隧洞开挖施工提供参考依据。     

软土路堤工后沉降监测、分析与控制

以某高速公路软土路堤为工程背景,详细介绍了高速公路软土地基沉降监测和工后沉降预测分析方法,以及工后预测沉降不能满足设计要求时,如何对软土地基进行处理。根据本段软土地基处理效果可知,软土地基沉降监测及工后沉降预测分析是保证软土地基处理取得成功的必要手段。     

用局部冻结法修复损坏的地铁隧道

京沪高铁桩基施工中造成上海某地铁隧道管片破损,大量淤泥流入隧道内部,工程采用台阶式封堵墙对隧道内部土体进行封堵,并对破损隧道内部进行注浆充填。隧道上部土体采用地面充填加固注浆的方法加固扰动土层;修复段采用“地面垂直冻结加固土体, 结合隧道内水平冻结加固土体,隧道内开挖构筑”的施工方案;在破损隧道上部及四周3 m范围内进行局部冻结,形成强度高,封闭性好的冻土帷幕。冻土帷幕形成后采用暗挖矿山法进行修复段隧道的开挖构筑施工,对破损管片采用原位修复方案,施工取得圆满成功。通过介绍隧道修复设计方案,并对现场监测数据进行分析,为类似工程提供借鉴。